[发明专利]一种石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于抗静电涂料生产技术领域，特别涉及一种石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料及其制备方法。

背景技术

抗静电涂料是指涂于非导电体底材上，具有传导电流和消除积累静电荷能力的一类特殊功能涂料，主要由导电填料、树脂、稀释剂和助剂组成。近年来，随着科学技术的迅速发展，抗静电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。

石墨烯是近年新发现的由单层碳原子紧密堆积成的具有二维片层结构(<1nm)的一种碳质材料，其强度高和导电性好，是优良的导电填料。公开号为CN 101508855 A的中国专利公开了一种水性石墨导电涂料及其制备方法，其附着力为2～3级，涂层的体积电阻率为0.2～0.35Ω·cm，但附着力较差；公开号为CN 103131232 A公开了一种高性能水性石墨烯导电涂料及其制备方法，该涂料导电填料用量较多，导致涂料颜色较深，形成的涂层透明度不高；公开号为CN 102254584 A的中国专利公开了一种基于石墨烯填料的通用电子浆料，利用石墨烯和导电材料相复合作为导电填料，具有良好的导电性，但是电子浆料填料用量较多，尤其石墨烯的用量多，成本高，而且存在难分散，与树脂相容性稍差，湿附着力也不是特别理想等问题。

导电掺铝氧化锌具有无毒、浅色、电导率高、成本低廉等诸多优点，也是良好的导电填料，配合石墨烯在涂料中使用不仅可以提高涂料的导电性能，还可以增强涂层的力学性能。

发明内容

发明目的：为解决以上问题，适应市场需求，本发明的目的在于提供一种导电性能和力学性能都较好的抗静电涂料及其制备方法，该方法工艺简单，原料来源广泛，环保无污染。

本发明提供的抗静电涂料，是以石墨烯和棒状掺铝氧化锌作为双组份导电填料，水性丙烯酸乳液为基体树脂，添加适量助剂，得到石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料，

具体为：抗静电涂料中各组分按重量份数计算：水性丙烯酸乳液60～85份，消泡剂0.5～1.0份，流平剂1～2.5份，增稠剂1～3.5份，作为导电填料的石墨烯2～3份和棒状掺铝氧化锌分散液7.15份——31.25份，去离子水0.5～30份，

其中，棒状掺铝氧化锌分散液为，固含量为20%～50%，经过氨基硅烷偶联剂改性后的棒状掺铝氧化锌的分散液。

本发明还提供了一种上述抗静电涂料的制备方法，具体操作为：

（1）涂料A组分配制：将棒状掺铝氧化锌加入到去离子水中，形成固含量为20%～50%的浆体，搅拌加热至40～100℃，然后将氨基硅烷偶联剂滴加到浆体中，氨基硅烷偶联剂与棒状掺铝氧化锌的质量比为0.2%～2%，继续保温搅拌0.5～6小时，制备出改性的棒状掺铝氧化锌分散液，即A组分；

（2）涂料B组分配制：将水性丙烯酸乳液60～85重量份，消泡剂0.5～1.0重量份，流平剂1～2.5重量份，增稠剂1～3.5重量份，石墨烯2～3重量份和去离子水0.5～30重量份一起混合，机械分散0.5～3小时，得到B组分；

（3）水性抗静电涂料的配制：按照A组分和B组分的质量比为11%～25%，将A组分和B组分混合并搅拌均匀，即配制成水性石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料，

其中，步骤（1）的氨基硅烷偶联剂包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH792）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KBM-602）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷（Y-5691）；

步骤（2）的流平剂为醋酸丁酯纤维素或有机硅类流平剂；增稠剂为有机膨润土；消泡剂为有机硅类消泡剂；石墨烯优选片状石墨烯。

本发明的有益效果在于：

（1）利用氨基硅烷偶联剂对棒状掺铝氧化锌进行改性，一方面可以使锌离子在水中不容易溶出，另一方面可以增加棒状氧化锌在涂料中的分散性；

（2）本发明将石墨烯和棒状掺铝氧化锌协同用于涂料中与单纯的将石墨烯或者棒状掺铝氧化锌用于涂料中相比，起到同等导电效果添加量明显减少，由于片状石墨烯和棒状掺铝氧化锌更容易形成导电通路，导电性能也较稳定；

（3）片状石墨烯和棒状掺铝氧化锌在涂料体系中可以形成三维导电网络，不仅能够增强涂料的导电性能，其特殊结构还可以显著增强涂层的力学性能；

（4）本发明得到的抗静电涂料，其制备方法工艺简单，原料来源广泛，环保无污染。

具体实施方式